[發明專利]一種考慮負荷增長和新能源出力隨機的電壓穩定評估方法

有效

• 申請號: 201810045708.7
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108306303B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 陳剛;黃冠標;曾勇剛;洪潮;張東輝;劉蔚;蔡東陽
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/14
• 分類號: H02J3/14;H02J3/46
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種考慮負荷增長和新能源出力隨機的電壓穩定評估方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

1)建立負荷增長和新能源出力隨機的電壓穩定負荷裕度計算模型；

2)根據評估要求和先驗知識指定負荷和發電增長范圍，獲取增長范圍內各節點相關參數；

3)對指定負荷增長范圍內負荷節點的歷史負荷數據采用改進K均值聚類方法進行分類，得到各負荷節點群，根據負荷分類和負荷預測計算負荷增長范圍內節點群負荷增長方向，基于負荷增長方向和新能源出力的隨機性分別建立概率分布模型；

4)根據各概率分布通過拉丁超立方采樣技術得到負荷增長方向和新能源出力采樣樣本；

5)根據各樣本的負荷增長方向和新能源出力樣本，利用連續潮流計算有功負荷裕度，直至計算完所有采樣樣本，得到各樣本下的負荷裕度值，求取負荷裕度的統計特征，分析電壓穩定概率評估結果；

所述步驟3)包括如下過程：

31)對于系統運行人員指定的負荷增長范圍內的負荷，其增長模式也是與其負荷類型緊密相關的，在負荷增長方向的定義中考慮其分類，使得負荷裕度計算結果更加具有實際意義；基于各負荷節點歷史負荷數據采用改進K均值聚類算法將負荷變化相似的節點歸到同一類，得到各負荷節點群；

32)得到各負荷節點群后，再根據各節點群負荷預測結果，定義第j類節點群的有功負荷增長系數γ_j取值為η_j,t：

式中：η_j,t為第j類節點群第t時刻的增長系數；P_j,k,tmax表示第j類負荷中的第k個負荷節點日尖峰時刻tmax的有功負荷預測值；P_j,k,t表示第j類負荷中的第k個負荷節點第t時刻的實際有功負荷值；

33)由于負荷聚類是依據負荷變化的相似程度，定義負荷增長方向時，假定不同節點群之間負荷增長相互獨立，同一節點群內各節點有功負荷增長系數與節點群增長系數相同，即群內各負荷同調增長，且各節點無功負荷按恒定功率因數比例增長，負荷增長帶來的網損增量由全網的松弛節點來承擔，則對于第j個節點群內的第i個負荷節點的增長系數有：

k_Pi,j＝k_Qi,j＝γ_j

式中：k_Pi,j和k_Qi,j分別表示第j個節點群內的第i個節點的有功增長系數和無功增長系數；

34)定義常規發電機組的發電增長方式為各發電機按有功備用容量比例分配有功增長功率，其中有功備用容量P_RES,i為

P_RES,i＝P_Gi，max-P_Gi0

則發電機i出力的有功增長方向為

該增長方向下各發電機出力同時達到上限，此時發電增長范圍內無可用的有功儲備，為計算至電壓穩定臨界點，功率缺額由指定發電增長范圍外的發電機以某種方式承擔；

35)建立負荷增長概率分布模型

對于聚類后的各負荷節點群，將各節點群有功負荷增長系數γ_j列為隨機變量，假定負荷增長波動滿足正態分布，即正態分布的期望μ_j＝η_j,t，標準差為σ_j，則γ_j的概率密度函數為

36)建立風電場出力概率模型

對風電場而言，其輸出功率取決于風電場的風速，風速的隨機變化近似服從雙參數的威布爾分布，其概率密度函數為：

式中：v為風速；k_w為威布爾分布的形狀參數；c_w為尺度參數；

單個風機有功輸出功率P_Wg隨風速v的變化用如下函數表示：

式中：v_ci為切入風速；v_r為額定風速；v_co為切出風速；P_r為風機的額定功率；k₁和k₂為常數，其中k₁＝P_r/(v_r-v_ci)，k₂＝-k₁v_ci；

經相關統計，大部分時間內風速基本維持在v_ci與v_r之間，則單個風機出力的概率密度函數為

風電場輸出功率P_Wi為

P_Wi＝N_WiP_Wg

式中：N_Wi為風電場的風機臺數；

風電場運行方式按恒功率因數運行，則無功功率出力Q_Wi為

式中：為功率因數角；

37)建立光伏發電系統出力概率模型

對于光伏發電系統，光照輻照度的變化在一定時間段內近似滿足貝塔分布，其概率密度函數為

式中：r太陽光照輻照度；r_max為最大輻射度；α和β為貝塔分布形狀參數；

光伏電場的輸出有功功率P_Si與光照輻照度r的關系用如下函數表示：

P_Si＝rAη

式中：A為太陽能方陣的總面積；η為光電轉換效率；

則光伏電場出力的概率密度函數為

式中：P_max＝r_maxAη；

通常光伏發電系統只向電網提供有功功率，不考慮光伏發電系統的無功出力；

38)新能源機組并網后在潮流計算中，將每一個風電場或光伏電場等值為一個PQ節點，其有功和無功出力分別為P_Ri和Q_Ri，計及了新能源機組的隨機出力后，將P_Ri和Q_Ri分別列為隨機變量，則的新能源機組隨機出力可表示如下：